叙开关电源的电容器和变换器

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来源：东莞市成良智能科技发布时间：2019-08-06 点击量：1032

开关电源中电容器是不可缺少的电子元件。与电阻一样，你可以采购到的各种规格的、不同用途的电容器。以下将概要说明电容器的基本原理、规范和使用问题。还有变换器的工作过程分步。

开关电源之变换器工作过程分两步：第一：开关管导通，母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来；第二：开关管关断，存储的磁能通过次级绕组给电容充电，同时给负载供电。可见，反激式变换器开关管导通时，次级绕组均没构成回路，整个变压器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样，此时仅有初级电流，转换器没有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动，实现电能向磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。

磁芯饱和时，很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时，磁感应强度基本不变，dB/dt近似为零，根据电磁感应定律，将不会产生自感电动势去抵消母线电压，初级绕组线圈的电阻很小，这样母线电压将几乎全部加在开关管上，开关管会瞬时损坏。由上边分析可知，反激式开关电源的设计，在保证输出功率的前提下，首要解决的是磁芯饱和问题。

导体上可以保留一定的电荷，即导体有存储电荷的能力。不过单独导体存储电荷能力很弱，为了提高导体存储电荷的能力，需要将导体组成一定结构，这就是电容器。开关电源之电容器的基本结构是由两块导体极板，中间隔离有不同的电介质（绝缘体）组成。

如果将电容的两个导电极板接到一个开关电源上，在电场力的作用下，正极板 A 的电子被开关电源吸走，留下正离子的正电荷，而向负极板 B 送入相应的自由电子的负电荷。移动电荷在电路中形成电流。两个极板上带有极性相反数量相等的电荷，在极板间的介质中建立电场。电场方向由正极板指向负极板。

这个电场阻止正极板正电荷增加和负极板负电荷增加，当极板间电位与开关电源电压相等时，电源停止向极板输送电荷，电路电流位零。电流流向正极板，外电源对电容做功，电容器存储了一定电场能量。如果将两个极板经过电阻短接，极板上电荷慢慢消失，电场能量释放转变为电阻发热。电容积累电荷建立电场的过程称为充电；释放电荷电场消失的过程称为放电。充好电的电容两个极板电压越高，存储的电荷越多，存储的能量越大。

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